环路型脉动热管的工质流动和传热特性实验研究

建立了部分可视化的环路型铜-乙醇脉动热管试验台,研究了充液率、倾斜角度、环路数目等因素对脉动热管传热性能的影响。结果表明:不能形成脉动效应时工质的流型是间歇振动,形成脉动效应时工质的流型是弹状流或环状流;最佳倾角为70°~90,°最佳充液率在50%左右;热阻随着环路数目的增加而减小。     

Experimental research on heat transfer of pulsating heat pipe

Experimental research was conducted to understand heat transfer characteristic of pulsating heat pipe in this paper, and the PHP is made of high quality glass capillary tube. Under different fill ratio, heat transfer rate and many other influence factors, the flow patterns were observed in the start-up, transition and stable stage. The effects of heating position on heat transfer were discussed. The experimental results indicate that no annular flow appears in top heating condition. Under different fall ratios and heat transfer rate, the flow pattern in PHP is transferred from bulk flow to semi-annular flow and annular flow, and the performance of heat transfer is improved for down heating case. The experimental results indicate that the total heat resistant of PHP is increased with fill ratio, and heat transfer rate achieves optimum at filling rate 50%. But for pulsating heat pipe with changing diameters the thermal resistance is higher than that with uniform diameters.     

脉动热管传热性能的实验研究

对脉动热管的运行进行了可视化实验,分析了影响脉动热管运行性能的因素,并且在不同的充液率、传热量和不凝性气体含量的条件下,对脉动热管的运行进行了测试,实验结果表明:脉动热管的整体热阻受充液率、传热量、不凝性气体的影响,存在最佳的充液率,在一定的条件下脉动热管的运行达到最佳。     

基于BP和RBF神经网络的乙烷脉动热管对比研究

为研究BP和RBF神经网络对脉动热管热阻的预测及改善脉动热管性能,将加热功率、倾角及工作温区作为输入参数,热阻作为输出参数,建立BP和RBF神经网络模型。利用大量实验数据对BP及RBF神经网络进行训练并预测,将预测值与实验值比较,以验证BP和RBF神经网络预测性能。结果表明:BP和RBF神经网络均能较好地预测热阻;采用RBF神经网络,训练数据及测试数据线性回归决定系数R~2分别为0.999 44和0.969 76,预测结果相对误差分别为0.89%和2.97%,均方误差分别为1.43×10~(-7)和3.13×10~(-6);与BP神经网络相比,线性回归决定系数R~2更接近1,相对误差和均方误差更小,能更精确地预测热阻。     

利用流体脉动强化换热的试验研究

通过管内流体脉动的试验研究,分析脉动流体的水力参数和脉动特性对强化换热的影响规律。采用自行研制的自激振荡腔作为流体产生脉动的装置,并通过改变自激振荡腔的腔室长度和后喷嘴长度来达到调节流体脉动特性参数的目的。结果表明：流体的水力参数和自激振荡腔结构对流体脉动强化换热都有显的影响,随着流量或自激振荡腔腔室长度的增加,换热效果将增强;而后喷嘴长度则存在一个最优尺寸,在此处,换热效果最好。     

氧化石墨烯对脉动热管传热性能的影响

实验选用外径为4mm、内径为2mm的铜质脉动热管研究了氧化石墨烯对以去离子水和体积分数为50%的乙醇溶液为工质的脉动热管传热性能的影响。实验分别采用加有少量氧化石墨烯的去离子水溶液(简称氧化石墨烯水溶液)和体积分数为50%的乙醇溶液(简称氧化石墨烯乙醇溶液),氧化石墨烯质量分数均为0.03%。实验发现：氧化石墨烯对以去离子水为工质的脉动热管传热性能具有强化作用,对以体积分数为50%的乙醇溶液为工质的脉动热管传热性能的影响较差,但都和脉动热管的加热功率密切相关。对于以去离子水为工质的脉动热管,在加热功率低于20W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较弱;当加热功率在30～60W之间时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较强,在3.71～11.33%之间,且强化作用随加热功率的增大呈逐渐增强趋势;但随着功率继续增大,氧化石墨烯的强化作用逐渐减弱,当加热功率达到80W后,热管传热性能减弱,原因可能是氧化石墨烯颗粒出现了沉降现象。     

不同振动参数下脉动气流横掠圆柱体的传热研究

在脉动气流强化传热实验台上进行了层流（雷诺数RP为171）中不同振动参数（频率厂分别为15Hz、30Hz、45Hz、59Hz,振幅Pmax为45～286Pa）下脉动气流横掠高温共烧陶瓷发热管的传热实验研究．结果表明：层流中低频大振幅的脉动气流能显著强化圆柱体的传热过程,相对努塞尔数随着压力振幅的增大而增大,随着脉动频率的增大而减小,最大相对努塞尔数N“,可超过2．55;在Re=171时,脉动气流强化传热的经验公式为Nux=0．2684＋0．5867pmax^0.388.3/f^0.3170,该经验公式的相关系数为R=0．9941,揭示了脉动气流强化圆柱体传热过程对振动参数的非线性依赖性．     

恒壁温下管内流体脉动流动对流换热的数值模拟

利用FLUENT软件,在流体进口速度发生周期性变化的情况下,对圆管内层流的流体流动与换热情况进行了数值模拟,分析了无因次脉动幅值、频率对对流换热系数、摩擦系数以及流场的影响,结果表明脉动流体会强化或弱化换热效果,阻力比无脉动时大,并且在流场中有与主流区流动方向相反的流动现象。     

脉动燃烧器内流场的数值模拟

建立了Rijke型脉动燃烧器内自激脉动流动的数学,并采用TVD格式求解了二维非稳态可压流N－S方程,讨论了加热量对脉动流动及对流传热过程的影响,认为速度脉动幅度对对流传热系数的影响比较大,在脉动速度分量波动较大的地方,对流传热系数增加的幅度加大。证明了在Rijke型脉动燃烧器中自激脉动流动增大了对流传热系数。     

An experimental study of heat transfer enhancement with a pulsating flow

A pulsating flow in a pipe was experimentally investigated to determine the effect of pulsation on the rate of heat transfer. The influence of hydrodynamic parameters and characteristics of the pulsation on heat transfer was carefully studied. In order to adjust the pulsating parameters, a self‐oscillator was designed so the length of the resonator and the length of the outlet nozzle could be adjusted. The results show that the heat transfer rate is strongly affected by both the hydrodynamic parameters and the configuration of the resonator. With the increase of the flow rate of the liquid and the length of the chamber, heat transfer is enhanced. There is an optimal length at which the heat transfer enhancement attends to the best. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 33(5): 279–286, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20020     

脉动流化床传热特性

在讨论脉动燃烧对传热特性影响的基础上,基于脉动流化燃烧概念,试验研究了脉动流化床中的传热特性,得到不同空截面风速、静止床层高度和声波扰动下的传热系数,并与同一运行参数条件下非脉动流化床及纯气流脉动燃烧器中的传热特性进行对比．总结影响脉动流化床传热特性的各种因素,分析不同运行参数对传热的影响作用．     

倾斜角及充液率对脉动热管运行性能的影响

在内径分别为1 mm和2 mm的细铜管弯曲而成的40弯头脉动热管试验装置上,采用R123、水和酒精为工作介质,研究了倾斜角及充液率对脉动热管传热性能的影响.结果表明:在相同的热负荷下,当倾斜角从+90°逐渐转到0°,最后转到-90°时,平均蒸发温度有不同程度的提高;在较低负荷下,倾斜角对运行性能的影响比较明显;对于多弯头数管状脉动热管,重力作用对其传热性能的影响仍然存在,但影响程度随着热负荷的增加及管内径的减小而减弱;最佳充液率范围与管内径、加热模式、热负荷及工质种类等因素有关,在工程应用中,最佳充液率可近似取管内总体积的55%左右.     

ψ-v Computation of steady-state conjugate heat transfer in backward-facing step flow

In this paper, we study steady-state conjugate heat transfer over a backward-facing step flow using a combination of a compact finite difference scheme for the - form of the Navier–Stokes equations and a higher-order compact scheme for the temperature equations on nonuniform grids. We investigate the effect of Reynolds number (), conductivity ratio (), Prandtl number (), and slab thickness () on the heat transfer characteristics. Isotherms remain clustered near the reattachment point in the fluid, while the temperature in the solid decreases vertically, with the minima at the reattachment point. Heat transfer rate (HTR) increases with Re, the maximum at the reattachment point. The HTR increases with till after, which it becomes invariant as . Isotherms at the inlet become more disorderly with increasing Pr, and progressively clustered near the interface, indicating an increase in HTR, while the temperature in the solid region decreases with Pr. Increasing b decreases the HTR. In addition to obtaining an excellent match with results previously reported in the literature, we offer more comprehensive and previously unreported insights on flow physics.     

脉动热管水平及小倾角条件下的传热性能

为了研究脉动热管放置方式对其传热性能的影响,以超纯水作为工质,对水平及倾角为30°放置的脉动热管的传热性能进行研究,用壁面温度振荡性能和传热热阻来描述其传热能力。在不同的放置条件下,着重分析不同加热功率和充液率(35%,50%,70%)对其传热性能的影响。研究表明：水平放置时,充液率为35%和50%时脉动热管不能启动,充液率70%时可以启动运行;脉动热管在运行时存在临界热量输入值,倾角为30°时,临界值为60 W,但水平放置条件下临界值为90 W;水平放置下的脉动热管传热热阻在不同加热功率下,显著高于倾角为30°的情况;倾角为30°,充液率为35%时的脉动热管适合在低加热功率范围运行,此时传热热阻要低于充液率为50%的情况,但传热范围很窄,传热极限低;30°倾角时,与充液率35%和50%相比,高充液率70%的脉动热管整体传热性能最优。     

脉动热管流型的电容层析成像识别及热管换热特性

结合高速摄像和电容层析成像技术,对脉动热管进行了可视化测量研究.从流型和流向两方面分析了脉动热管的运行机理和传热特性.根据受力分析对脉动热管的结构进行了改进.结果表明:脉动热管存在3种不同流型,即塞状流、环状流以及两者共存的混合流,其对应的影响因素、运行特性与传热强度也不同;从流动方向来看,脉动热管内工质的流动可分为脉动流和循环流;对脉动热管的改进说明改变脉动热管流道的对称性和均衡性有利于循环流的形成和维持.